计算机网络之网络层－ IPv4编址

IPv4地址的长度为32位， 共有2的32次方个不同的IP地址， 约为43亿个。

IPv4地址192.168.1.101的三种标记方式：

IP地址分配：

假设具有3个接口的路由器， 通过两台交换机， 互连了6台主机，如下图所示：

通过观察，上图IP子网的相关信息如下：

子网地址： 203.1.1.0

路由器接口地址： 203.1.1.1

主机地址： 203.1.1.2 、203.1.1.3、203.1.1.4

1. 前缀(Prefix)： 即网络部分(Net ID)，用于描述主机所归属的网络。

(1). 分类地址： 定长前缀。

(2). 无类地址： 前缀长度可变。

2. 后缀(Postfix)： 即主机部分(Host ID)，用于表示主机在网络中的唯一地址。

1. 分类地址

1. 主机和路由器地址

分类寻址： 1. A、B、C类地址可以用于标识网络中的主机或路由器；

2. D类地址作为组广播地址；

3. E类是地址保留；

前缀中的后几位： 表示网络地址个数。后缀位数： 表示这类网络中的IP地址总数。

2. 特殊地址

分类地址中一些特殊用途的地址： 特殊地址

3. 私有地址

私有地址： 一部分分类地址保留用于内部网络。 这部分分类地址可以在内网使用， 但不能在公共互联网上使用。

2. 无类地址

无类地址中， 网络前缀不再被设计为定长的8位、 16位、 24位， 而变成可以是0-32位的任意值。

网络地址书写形式： a.b.c.d/x。例如： 203.1.1.0/25

3. 子网划分

1. 子网化

子网化： 将一个较大的子网划分为多个较小子网的过程。（大变小）

2. 超网化

超网化： 将具有较长前缀的相对较小的子网合并为一个具有稍短前缀的相对较大的子网。（ 小变大）

3. 子网掩码

子网掩码： 定义一个子网的网络前缀长度。

子网掩码位数： 32位。书写形式： 二进制， 点分十进制。

取值规则： 对应前缀， 全部为1。 对应后缀， 全部为0。

例如：

(1). 子网地址：213.111.0.0/24，则网络前辍为24位，主机位为8位，计算出子网掩码为：255.255.255.0。

(2). 子网地址：12.34.56.0， 子网掩码： 255.255.255.192，通过计算得出 网络前缀 26 位， 主机位 6 位。

4. 子网地址

子网地址： 子网掩码 和 主机地址 按位 与 运算 。

与运算： 0&0=0; 0&1=0; 1&0=0; 1&1=1；

5. 广播地址

广播地址： 子网掩码 的 反码与主机地址按位 或 运算。

反码： 1变为0； 0变为1；

或运算： 0 || 0 = 0; 1 || 0 = 1; 0 || 1 = 1; 1 || 1 = 1；

6. IP地址总数

IPV4地址共32位， 分为网络位 + 主机位。

通过子网掩码可以确定网络位， 则主机位为： 32 - 网络位。

IP地址总数： 2 的 ( 32 - 网络位 ) 次方。

7. 可分配IP地址总数

在IP地址总数中提前子网地址占一个， 广播自治占一个。子网地址占头， 广播地址占尾。

所以， 可分配IP地址总数：IP地址总数 - 2。

8. 例题

假设某子网中的一个主机的IP地址是203.123.1.135， 子网掩码是255.255.255.192。

(1). 该子网的子网地址是什么?

(2). 直接广播地址是什么?

(3). 该子网IP地址总数是多少?

主机位有32-26=6位， 即有2^6=64个IP地址总数。

(4). 该子网的可分配IP地址数是多少?

该子网的可分配IP地址数是64-2=62个

(5). 可分配地址范围是多少？

子网地址： 203.123.1.128（ 占头）

广播地址： 203.123.1.191（ 占尾）

可分配IP地址范围是： 203.123.1.129〜203.123.1.190

4. 路由聚合

路由聚合： 减少路由表项数， 提高路由效率， 将可以聚合在一起的子网聚合成一个大的子网。